高考物理复习资料《恒定电流》

1第七章恒定电流考纲要览主题内容要求说明电路1．欧姆定律Ⅱ2．电阻定律Ⅰ3．电阻的串联、并联Ⅰ4．电源的电动势和内阻Ⅱ5．闭合电路欧姆定律Ⅰ6．电功率、焦耳定律Ⅰ实验7．测定电源的电动势和内阻考向预测本章为历年高考考点分布的重点区域之一，历年考题中均有体现，特别是规定的学生实验，不论是实验知识的检查，还是器材连接、数据处理、误差分析等，每年试题中都有所涉及，考的既具体又灵活，稳恒电路分析，也是高考试题的计算题常考内容之一．本章内容在高考中主要考查电路的计算，包括电阻的计算，串并联电阻的计算，电功、电热的计算（纯电阻电路、非纯电阻电路、混联电路等），闭合电路欧姆定律的计算；电压、电流、电阻的测量．其中电路分析——包括含容电路分析、电路变化、动态问题分析，电功、电功率分配问题分析以及设计型实验题，都是考查中出现几率最大的部分，要重点加以掌握．设计型实验题也是一种考查趋势，该种题型不仅要求对于本章规定实验的原理能够深入理解，还要求具有灵活的思路，能熟练的将所学知识运用于新的情景，解决新的问题．更考查了学生的研究方法、掌握情况及创新思维能力的强弱．所以对于该种问题的复习要引起足够的重视．第1课时电动势欧姆定律基础知识回顾1．电流（1）电流的形成：电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压，导线中的自由电子就在电场力的作用下，从电势低处向电势高处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向相反．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电场线保持和导线平行．（2）电流的宏观表达式：I=q/t，适用于任何电荷的定向移动形成的电流．注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q／t计算电流强度时应引起注意．（3）电流的微观表达式：I=nqvS（n为单位体积内的自由电荷个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率）．2．电动势（1）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小．电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多．（2）定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示．定义式为：E=W/q．注意：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关．②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．（3）电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关．②内阻（r）:电源内部的电阻．2L4L质子源v1v2③容量：电池放电时能输出的总电荷量．其单位是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小．3．部分电路欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．（2）公式RUI（3）适用条件：金属导电或电解液导电、不适用气体导电．（4）图像注意I-U曲线和U-I曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图都是过原点的直线，I-U图像的斜率表示--------，U-I图像的斜率表示------．还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线是一条曲线．重点难点例析一．对公式I＝q/t和I=nqvS的理解I=q/t是电流强度的定义式，电流的方向规定为与电路中正电荷定向移动的方向相同；负电荷形成的电流，其方向与负电荷定向移动的方向相反；如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q应是两种电荷电荷量绝对值之和，电流方向仍同正离子定向移动方向相同．I=nqvS是电流的微观表达式，电流强度是标量，但习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流的方向实际上反映的是电势的高低．【例1】如图7-1-2所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是A．当n1=n2时，电流强度为零B．当n1n2时，电流方向从A→B，电流强度I=（n1–n2）e/tC．当n1n2时，电流方向从B→A，电流强度I=（n2–n1）e/tD．电流方向从A→B，电流强度I=（n2+n1）e/t【解析】本题考查电流强度的方向和电流强度的定义式I=q/t，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，电流应该是I=（n2+n1）e/t，电流方向按规定就是A→B，故应选D．【答案】D【点拨】不能用一种电荷量来计算电流强度，更不能用电荷量之差来计算．拓展来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流．已知质子电荷e=1.60×10-19C．这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，如图7-1-3则n1∶n2=_______．【解析】按定义，.1025.6,15eItntneI由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由vnlnevIvlttneI1,得和．而12,,212212ssnnsvasv．【答案】2∶1【点拨】解决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念I＝Q/t而Q＝ne．所以n=Q/e=It/e,（2）质子源运动路程上的线密度与其瞬时速度成反比，因为I＝neSv，所以当电流I一定时，n与v成反比．二．电动势和电压的关系电动势和电压这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：1.电动势是表示电源内非静电力做功，将其它形式的能量转化为电能本领的物理量，在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功．而电压是描述电能转化为其它形式能量的物理量，在数值上等于电场力在外电路移动IOUOIU1212ABS图7-1-1图7-1-2图7-1-33单位正电荷所做的功．2.电动势是由电源本身的性质决定的，与外电路无关，电路两端的电压不仅与电源有关，还与电路的具体结构有关．【例2】关于电动势的下列说法中正确的是A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多【解析】电源是将其他形式的能转化为电能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电势能就增加，因此选项A正确．电源电动势是反映电源内部其它形式的能转化为电能的能力的物理量．电动势在数值上等于移动单位电荷量的电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移动的电荷量越多，所以选项C正确．故正确答案应为AC．【答案】AC【点拨】应正确理解电动势的物理意义．本题容易错误的认为电动势越大，非静电力做功越多，电动势越大，被移动的电荷越多．拓展关于电源电动势，下列说法中正确的是（）A．电动势就是电压，它是内外电路电压之和B．电动势不是电压，但在数值上等于内外电压之和C．电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D．电动势的大小与外电路的结构（如外电路是否接通和外电路的连接方式）无关【解析】正确理解电动势与电压的区别能电动势的物理意义是解答本题的关键．【答案】BCD三．伏安特性曲线及其应用方法将导体中电流I和导线两端的电压U分别用坐标系的纵轴和横轴表示，画出的I—U图线叫导体的伏安特性曲线．对于金属导体，伏安特性曲线是通过原点的直线．具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫非线性元件．导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，其斜率的倒数等于导体的电阻．利用物理图象求斜率时，切忌运用直线倾角的正切来求，因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的物理量，在I—U图象上表示同一电阻的伏安特性曲线时，直线倾角可能不同．导体的电阻随温度的升高有所增大，其伏安特性曲线的斜率会有所变化．运用导体的伏安特性曲线，是判断此类问题的常用方法．因此正确理解、分析导体的伏安特性曲线的物理意义十分重要．一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，I—U图线如图7-1-4甲所示，U—I图线如图乙所示．易错门诊【例3】如图7-1-5所示的图象所对应的两个导体：（1）两导体的电阻的大小R1＝Ω，R2＝Ω；（2）若两个导体中的电流相等（不为0）时，电压之比U1∶U2＝；（3）若两个导体的电压相等（不为0）时，电流之比I1∶I2＝．【错解】(1)因为在I—U图象中R＝1/k＝cotθ，所以R1＝3Ω，R2＝33Ω．【错因】上述错误的原因，没有弄清楚图象的物理意义．【正解】(1)在I—U图象中R＝1/k＝cotθ＝ΔU/ΔI，所以R1＝2Ω，R2＝32Ω．(2)由欧姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，所以U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1．(3)由欧姆定律得I1=U1/R1，I2=U2/R2，由于U1＝U2，所以I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3．【点悟】应用图象的斜率求对应的物理量，这是图象法讨论问题的方法之一，但应注意坐标轴．在用OIUIUO甲乙10U/mVI/mAO5101512300600图7-1-4图7-1-54斜率求解时ΔU、ΔI是用坐标轴上数值算出的，与坐标轴的标度的选取无关，而角度只有在两坐标轴单位长度相同时才等于实际角的大小，从本图中量出的角度大小就没有实际意义．课堂自主训练1.R＝U/I是电阻的定义式，导体的电阻（CD）A．与导体两端的电压成正比B．与通过导体的电流成反比C．与导体两端电压、通过导体的电流无关D．等于导体两端电压与通过导体的电流之比2.如图7-1-6所示为实验测得的小灯泡的伏安特性曲线，由图线可知（A）A．灯泡电阻随两端电压增加而变大，即RARBB．灯泡在状态A时的电阻等于曲线在该点斜率的倒数C．灯泡在状态A时的电阻等于连线OA的斜率D．该实验说明，对于灯丝材料——钨，欧姆定律不能适用课后创新演练1．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流（D）A．有可以自由移动的电荷B．导体两端有电压C．导体内存在电场D．导体两端加有恒定的电压2．关于电流，下列说法中正确的是（C）A．通过导线截面的电量越多，电流越大B．电子运动的速率越大，电流越大C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大D．因为电流有方向，所以电流是矢量3．某种导体材料的I—U图象如图7-1-7所示，图象上A点与原点连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角．关于导体的下列说法正确的是（A）A．导体的电功率随电压U的增大而增大B．导体的电阻随电压U的增大而增大C．在A点，导体的电阻为tanαD．在A点，导体的电阻为tanβ4.下列有关电压与电动势的说法中，正确的是（D）A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B．电动势就是电源两极间的电压C．电动势公式E＝W/q中的W与电压U＝W/q中的W是一样的，都是电场力做的功D．电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能本领强弱的物理量5.若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大?【解析】对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同.本题可以有三种解法，现列其一：依题意和欧姆定律得：4.05/3/0000IUIUR，所以I0＝1.0A又因为20002IUIUR，所以0.2202IIA6.在电解液导电时，若在5s内分别有5C的正离子和5C的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面，电路中电流是多少？若5s内有5C的正负离子分别在阴极和阳极放电，电路中的电流